新课第三章第三节DNA分子的复制

【复习】：1.DNA的基本组成单位是，根据的不同可分为种。2.DNA分子具有特殊的空间结构，也就是具有规则的结构。3.DNA分子双螺旋结构的主要特点有哪些？脱氧核苷酸碱基4双螺旋①条链按方式盘旋成双螺旋；②和交替连接排列在侧，构成基本骨架；③碱基通过形成碱基对，排列在内侧，遵循原则。两反向平行脱氧核糖磷酸外氢键碱基互补配对问题探讨：怎样将这枚北京奥运会会徽复制成两个完全一样的印章(由于时间紧迫，需两个人手工刻制）？做成后如何验证其相似程度？先定模型，再由两人均按同一模型雕刻盖在白纸上进行比较同学们能否从上述讨论获得启示，结合DNA的结构特点，推测一下DNA的复制方式呢？当沃森和克里克揭示了DNA的双螺旋结构后，人们明白了遗传信息就是其碱基对的排列顺序。但DNA是如何进行精确复制，以使其遗传信息进行准确传递？这一问题又成了科学家们急于弄清楚的课题。第三节DNA的复制以亲代DNA分子的两条链（两人）分别为模板，按照碱基互补配对原则（同一模型）各自复制出一条子链。注：蓝色为模板链，黄色为新链一、对DNA复制方式的早期推测：全保留复制半保留复制分散复制思考：亲代DNA分子的两条链各自复制出子链后，子代DNA分子的构成有哪些可能呢？究竟是哪一种方式呢？DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。“在提出碱基特异性配对的看法后，我们立即提出了遗传物质进行复制的可能机理。”沃森和克里克的推测：如何证明？即DNA的复制方式为半保留复制。思考：要想验证子代DNA分子两条链的组成情况，就必须区分亲代DNA链和新合成的子链。而DNA链是肉眼看不见的，通过什么方法才能区分亲代DNA链和新合成的子链呢？运用同位素示踪技术（同位素标记法）思考：想要验证究竟是哪一种复制方式，关键是要验证什么？子代DNA分子两条链的组成情况二、DNA半保留复制方式的实验证据(1958、米西尔森和斯坦尔)1、实计实验（参照P53实验示意图）将大肠杆菌放在含有15N标记的NH4Cl的培养液中培养若干代，获得DNA所有N均为15N的大肠杆菌；→将这样的大肠杆菌转移到14N的普通培养液中培养，每隔4小时（相当于繁殖一代，即细胞分裂一次）取样一次，提取DNA进行密度梯度离心；→通过一定方法检测其DNA在离心管中的分布位置。思考：1、以含有15N标记的NH4Cl培养液来培养大肠杆菌，繁殖若干代的目的是什么？使亲代DNA的两条链被15N标记2、将标记后的大肠杆菌转移到14N的普通培养液中培养，细胞分裂一次，相当于亲代DNA分子复制了几次？细胞分裂两次呢？一次两次3、将标记后的大肠杆菌转移到14N的普通培养液中培养，DNA复制过程中新产生的子链和亲代DNA链有什么区别？亲代DNA链为15N链，而新产生的子链为14N链。4、根据DNA复制的几种假说，分别推断其亲代、子一代、子二代DNA的两条链的组成情况？全保留复制半保留复制分散复制亲代DNA子一代DNA子二代DNAN1515NN1515NN1515N151415151414141515151414141514141514141414141414子代DNA的两条链中15N和14N随机混合分布DNA种类3种2种随机5、实验以什么作为检测指标即可判定DNA的复制方式？实验过程中产生的DNA种类对DNA进行密度梯度离心，并记录离心后试管中DNA的位置6、要检测实验过程中会产生多少种DNA，就需要区分这些组成不同的DNA分子，想一想能够有什么方法来区分这些组成不同的DNA分子？重带(下部)15N//15N中带(中间)15N//14N轻带(上部)14N//14N7、在N和P中用哪种同位素进行标记最好？为什么？N，因为DNA分子中N原子的个数远远多于P原子的个数，能使不同种DNA间的密度相差更大。3、实际的实验结果：亲代子一代子二代子三代DNA分布位置轻带中带重带1/21/23/41/44、结论：DNA以半保留方式复制练习：预测子四代结果、DNA解旋成单链再离心的各代结果、全保留方式的各代结果。2、预测半保留方式复制的实验结果：离心后能检测到三种带层分布的DNA（即能产生三种DNA）思考：对DNA复制方式的探究过程属于什么方法？假说演绎法（问题、假说、演绎、实验检验？）作出假设演绎推理验证假设【小结】（1）DNA的复制是半保留复制（2）子代DNA可能的情况及如何设计实验验证这种现象（3）通过实验进行验证对DNA复制方式的探究得出结论假说演绎亲代DNA分子复制1次复制2次复制3次482=21=22=23【分析】15N14N无论DNA复制多少次，含有原来母链的DNA分子永远只有两个二、关于复制的计算（１）1个DNA复制n次后的DNA总数:2n（n=复制次数）（2）含母链的DNA数量：2个（3）不含母链的DNA数量：2n-2个(4）复制n次消耗某原料的量：(5）复制第n次消耗某原料的量：a（２ｎ－１）a.２ｎ－１例1．具有100个碱基对的1个DNA分子区段，内含40个胸腺嘧啶，如果连续复制两次，则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数（）A．60个B．80个C．20个D．180个例2．用15N同位素标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基上连续繁殖4代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N。下图中这三种DNA分子的比例正确的是ABCDDD例3．一个被放射性元素标记的双链DNA噬菌体侵染细菌，若此细菌破裂后释放出n个噬菌体，则其中具有放射性元素的噬菌体占总数的（）A．1/nB．1/2nC．2/nD．1/2C例4．将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其复制三次，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例、含有14N的DNA分子占全部DNA分子的比例以及含有15N的脱氧核苷酸链占全部DNA单链的比例依次是()A．1/2,7/8,1/4B．1/4,1,1/8C．1/4,7/8,1/8D．1/8,1,1/8D例4.现将某哺乳动物细胞放在含有31P磷酸的培养基中，连续培养数代得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养，经过第1、2次细胞分裂后，分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取DNA分子，经密度梯度离心后得到的结果如下图。由于DNA分子的质量不同，因此在离心管内的分布不同，若①②③分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置，请回答：（1）G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的：G0：;G1：;G2：。（2）G2代在①②③三条带中DNA分子数的比例是。（3）图中①②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是：条带①：；条带②：。（4）上述实验结果证明DNA的复制方式是。ABD0∶1∶131P31P、32P半保留复制三、DNA半保留复制的过程1、解旋在解旋酶的作用下，通过消耗ATP，破坏氢键，解旋成单链。2、子链合成以解开的两条单链分别为模板，游离的脱氧核苷酸为原料，在DNA聚合酶的作用下，按照与模板链的碱基互补配对的顺序聚合成新链。随DNA聚合酶在模板链上的移动，子链不断延伸。3、形成子代DNA两条子链分别与各自的母链盘旋形成双螺旋结构，最终形成两个子代DNA分子。1、DNA复制的概念？有丝分裂的间期、减数第一次分裂的间期即其分布场所：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体2、DNA复制发生在什么时期？3、DNA复制的场所在哪里？思考：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程4、DNA复制过程中解旋的目的是什么？为复制提供准确的模板5、DNA复制所需的基本条件有哪些？模板：原料：能量：酶：DNA的两条母链细胞中游离的4种脱氧核苷酸ATP解旋酶、DNA聚合酶等酶A酶B右图中酶A和酶B分别表示什么酶？引物：一小段RNA四、DNA复制的特点及其意义？特点：半保留复制；边解旋边复制；多起点、双向复制。意义：加快了DNA复制的速率一个DNA分子复制一次形成两个完全相同的DNA分子五、DNA复制的结果七、准确复制的原因与意义1、原因：独特的双螺旋结构为复制提供精确模板；碱基互补配对原则保证了准确复制的进行。2、意义：保证亲子代之间遗传信息的准确传递，保持遗传的稳定。八、复制偶尔出错的（基因突变）意义增加变异，有利于生物的进化。六、DNA复制的意义DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。DNA分子的复制小结：解旋酶、聚合酶等解旋合成螺旋子代DNA边解旋边复制多起点、双向性通过准确复制，使亲代遗传信息传给子代1．右图表示DNA分子复制的片段，图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链。一般地说，下列各项中正确的是A．a和c的碱基序列互补，b和c的碱基序列相同B．a链中(A＋C)/(G＋T)的比值与d链中同项比值相同C．a链中(A＋T)/(G＋C)的比值与b链中同项比值相同D．a链中(G＋T)/(A＋C)的比值与c链中同项比值不同C2．假定某高等生物体细胞内的染色体数是10条，其中染色体中的DNA用3H胸腺嘧啶标记，将该体细胞放入不含有标记的培养液中连续培养2代，则在形成第2代细胞时的有丝分裂后期，没有被标记的染色体数为()A．5条B．40条C．20条D．10条3.假设将含有一对同源染色体的精原细胞的DNA分子用15N标记，并供给只含14N、不含15N的原料。该细胞进行减数分裂产生的4个精子中，含15N标记的DNA的精子所占比例为()A．0B．25%C．50%D．100%DD4．某双链DNA分子共有含氮碱基1400个，其中一条单链上(A＋T)∶(C＋G)＝2∶5。问该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是()A．300个B．400个C．600个D．1200个C